Квантовые и оптические компьютеры

Опубликовано в Архитектуры процессоров (истоки)

Квантовые компьютеры

Принцип работы элементов квантового компьютера основан на способности электрона в атоме иметь различные уровни энергии: Е0, Е1,...,Еn. Переход электрона с нижнего энергетического уровня на более высокий связан с поглощением кванта электромагнитной энергии — фотона.

При излучении фотона осуществляется обратный переход. Всеми подобными переходами можно управлять, используя действие электромагнитного поля от атомного или молекулярного генератора. Этим исключаются спонтанные переходы с одного уровня на другой.

Квантовые и оптические компьютеры

Основньм же строительным блоком квантового компьютера служит qubit — Quantum Bit, который может иметь большое число состояний. Для таких блоков определен логически полный набор элементарных функций. Известны эксперименты по созданию RISC-процессора на RSFQ-логике (Rapid Single Flux Quantum) и проекты создания петафлопных (1000 триллионов операций/с) компьютеров.

Особо следует отметить реализацию квантового канала на основе разнесенного интерферометра Маха — Циммерманна.

Оптические компьютеры

Идея построения оптического компьютера давно волнует исследователей. Многие устройства ЭВМ используют оптику в своем составе: сканеры, дисплеи, лазерные принтеры, оптические диски CD-ROM и DVD-ROM. Появились и успешно работают оптоволоконные линии связи. Остается создать устройство обработки информации с использованием световых потоков.

Способность света параллельно распространяться в пространстве даёт возможность создавать параллельные устройства обработки. Это позволило бы на много порядков ускорить быстродействие ЭВМ.

Пока отсутствуют проекты создания чисто оптических процессоров, но уже проводятся эксперименты по проектированию оптоэлектронных и оптонейронных отдельных устройств.